锂离子电池浓度梯度正极材料LiNi0.643Co0.055Mn0.302O2的合成与表征

采用"两步"进料方式实现进料口浓度的连续梯度变换,并根据数学微积分公式完成材料的浓度梯度设计.通过共沉淀方法和"管道式合成"技术合成了浓度梯度前驱体,并与过量6.5％的LiOH·H2O在氧气气氛下混合煅烧得到浓度梯度正极材料.浓度梯度正极材料的平均化学成分由ICP-AES测得为LiNi0.643Co0.055Mn0.302O2.SEM照片显示,浓度梯度LiNi0.643Co0.055Mn0.302O2正极材料呈球状,粒径大小约5μm,其振实密度为2.029 g/cm3.XRD谱图表明,LiNi0643 Co0.055Mn0.302O2具有良好的α-NaFeO2层状结构;最小二乘法Rietveld精修得晶格参数a=0.2877(5)nm,c=1.4242(24)nm,V=0.102088(31)nm3.EDS和元素分布图共同验证了浓度梯度正极材料中Ni,Co,Mn的梯度变化.电化学测试结果表明,LiNi0.643Co0.055Mn0.302O2初始放电容量为187.68 mA·h·g-1,库仑效率为84.76％;1C倍率下充放电循环200周后放电容量为146.45 mA·h·g-1,容量保留率为86.90％.